Понятие о цикле

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Совокупность термодинамических процессов, в результате которых рабочее тело возвращается в исходное состояние, называется термодинамическим циклом, или круговым процессом. Циклы играют важную роль при анализе тепловых машин.

На рис. 3.1 а в р – υ координатах изображен произвольный цикл а-b-c-d. В процессе расширения а-b-c рабочее тело совершает положительную работу l _р. Величина площади f-a-b-c-e эквивалентна этой работе. После расширения рабочее тело возвращается в исходное состояние (т. а) за счет процесса сжатия c-d-а. Осуществление этого процесса требует подвода извне некоторого количества работы l _сж. Величина подводимой к рабочему телу работы изображается площадью e-c-d-a-f. Для получения положительной внешней работы l _ц, называемой работой цикла, необходимо, чтобы кривая, изображающая на р – υ диаграмме процесс сжатия, располагалась ниже кривой, изображающей процесс расширения. Тогда:

l _ц = l _р − l _сж. (3.1)

Цикл, в результате осуществления которого получается положительная работа, передаваемая во внешнюю среду, называется прямым циклом. Изменение состояния рабочего тела в прямом цикле, изображенном на р - υ диаграмме (рис. 3.1а), происходит по направлению часовой стрелки. Прямые циклы различных видов используются в тепловых двигателях, в которых теплота, подводимая к рабочему телу при сжигании топлива или каким-либо другим путем, преобразуется в полезную работу. Цикл, в котором работа расширения l _р меньше работы сжатия l _сж, называется обратным циклом (рис. 3.1б).

Нетрудно видеть, что состояние рабочего тела в обратном цикле, изображенном на р - υ диаграмме, изменяется по направлению, противоположному движению часовой стрелки. Обратные циклы осуществляются в холодильных машинах, предназначенных для отвода тепла из помещений, емкостей и т.д. Для приведения в действие холодильной машины требуется подвод внешней работы.

Цикл является обратимым в том случае, если он состоит только из обратимых термодинамических процессов. Если хотя бы один термодинамический процесс в цикле является необратимым, то цикл также будет необратимым. Как указывалось в п. 2.12, процессы, протекающие в реальных технических устройствах, всегда необратимы. Следовательно, необратимы все циклы, реализуемые в тепловых машинах и холодильных установках.

Дата добавления: 2014-12-27